KR101336366B1 - 실리콘계 박막 및 실리콘계 박막의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 상에 형성된 전자 디바이스에 손상을 주지않고 또한 장치 구성을 대형으로 하지 않고, 기판 상에의 실리콘계 박막의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 크랙이나 박리가 생기기 어려운 실리콘계 박막 및 실리콘계 박막의 형성 방법을 제공하는 것으로서, 본 발명의 실리콘계 박막의 형성 방법은 절연 기능 또는 배리어 기능을 가지는 실리콘계 박막을, 기판(K) 상에 CVD법에 의해 형성하는 실리콘계 박막의 형성 방법에 있어서, 수소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 상기 기판(K) 상에 플라즈마 CVD법에 의해 제1 박막(11)을 형성하는 단계와, 질소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 제2 박막(12)을 형성하는 단계와, 산소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 제3 박막(13)을 형성하는 단계를 가진다.
Description
본 발명은, 실리콘계 박막 및 실리콘계 박막의 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 절연 기능 또는 배리어 기능을 가지는 실리콘계 박막 및 이 실리콘계 박막을 기판 상에 CVD(화학 기상 성장)법에 의해 형성하는 방법에 관한 것이다.
실리콘 질화막은, 반도체 디바이스의 보호막이나 절연막으로서 중요하고, 그 형성에는 열 CVD법이나 플라즈마 CVD법이 이용된다. 열 CVD법에서는, 예를 들면, 실란(SiH4) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 이용하여 750∼800℃의 온도에서의 열분해 반응에 의해 기판 표면에 실리콘 질화막을 화학적으로 기상 성장시킨다. 플라즈마 CVD법에서는, 역시 SiH4 가스와 NH3 가스를 이용하여 이 반응 가스에 고주파 전계를 인가하고, 그 전기적 에너지를 이용하여 가스를 활성화하고, 플라즈마 반응에 의해 300℃ 전후의 저온에서 기판 표면에 실리콘 질화막을 화학적으로 기상 성장시킨다. 종래, 이와 같이 하여 형성한 실리콘 질화막은, 수분이나 불순물의 침입 등에 의해 크랙이나 박리가 생기기 쉽다는 문제가 있었다.
크랙이나 박리를 일으키기 어렵게 할 수 있는 실리콘 질화막의 형성 방법으로서, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 플라즈마에 의해 여기된 할로겐계 가스를 이용하여, 진공 조건하에서 기판 표면을 에칭 처리함으로써, 기판에 잔류하는 불순물을 완전하게 제거하고 또한 표면에 균질하고 미세한 요철을 형성하여, 실리콘 질화막과 기판의 밀착성 및 막 질의 향상을 도모하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 제막실의 전단에 전(前)처리실을 설치하고, 이 전처리실에서 ECR(Electron Cyclotron Resonance：전자 사이클로트론 공명) 플라즈마를 기판의 표면에 조사하고, 기판의 표면에 흡착해 있는 수분이나 기판 상에 제막(製膜)되어 있는 박막 중에 포함되는 수분의 이탈을 행한다는 기술이 개시되어 있다.
<특허 문헌 1> 일본국 특개평 5-315251호 공보
<특허 문헌 2> 일본국 특개평 5－331618호 공보
<발명이 해결하려고 하는 과제>
그러나, 상기한 특허 문헌 1의 수법을, 유기 EL(Electro Luminescence：일렉트로 루미네슨스) 등의 전자 디바이스가 형성된 기판에 적용한 경우에는, 전자 디바이스 자체가 에칭 되어 버릴 우려가 있다. 또한, 상기한 특허 문헌 2의 수법을 상기 기판에 적용한 경우에는, 전자 디바이스는, 수분의 이탈을 행할 때에 끊임없이 ECR 플라즈마에 노출되므로, 플라즈마 손상을 받기 쉽다. 또한, 제막실의 전단에 전처리실을 설치하기 때문에, 장치 구성이 대규모로 된다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판상에 형성된 전자 디바이스에 손상을 주지않고 또한 장치 구성을 크게하지 않고, 기판상에의 실리콘계 박막의 밀착성을 향상시킬 수 있어, 크랙이나 박리가 생기기 어려운 실리콘계 박막을 형성할 수 있는 실리콘계 박막 및 이 실리콘계 박막의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 실리콘계 박막의 형성 방법은, 절연 기능 또는 배리어 기능을 가지는 실리콘계 박막을, 기판(K) 상에 CVD법에 의해 형성하는 실리콘계 박막의 형성 방법에 있어서, 수소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 상기 기판(K) 상에 플라즈마 CVD법에 의해 제1 박막(11)을 형성하는 단계와, 질소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 제2 박막(12)을 형성하는 단계와, 산소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 제3 박막(13)을 형성하는 단계를 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제1 박막(11)을 최하층에 형성하고, 제1 박막(11) 상에 제2 박막(12)과 제3 박막(13)을 교대로 복수층 적층시킨다.
보다 바람직하게는, 제2 박막이 Si와 H와 C와 N과 O를, Si：H：C：N : O＝1：3∼4：1.5∼2.5：0.3∼1.5:0.5 이하의 조성비로 포함하고, 제3 박막이 Si와 0를 Si:O＝1：1.9∼2.1의 조성비로 포함하도록, 제2 박막(12) 및 제3 박막(13)을 형성한다.
더욱 바람직하게는, 제1 박막(11), 제2 박막(12) 및 제3 박막(13)을 형성하는데 이용하는, 실리콘 원소를 포함하는 가스로서, HMDS(Hexa Methyl DiSilazane：헥사메틸디실라잔) 가스를 이용한다.
또한, 본 발명의 실리콘계 박막은, 절연 기능 또는 배리어 기능을 가지는 실리콘계 박막으로서, 기판(K) 상에 제1 박막(11)과 제2 박막(12)과 제3 박막(13)이 이 순서대로 적층되어 이루어지고, 제1 박막(11)은 H와 Si를 구성 원소에 포함하고, 제2 박막(12)은 Si와 H와 C와 N과 O를 Si：H：C：N : O＝ 1：3∼4：1.5∼2.5：0.3∼1.5 : 0.5 이하의 조성비로 포함하고, 제3 박막(13)은 Si와 O를 Si：O＝1：1.9∼2.1의 조성비로 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제1 박막(11)을 최하층에 형성하고, 제1 박막(11)상에 제2 박막(12)과 제3 박막(13)을 교대로 복수층 적층한다.
본 발명에 있어서, 기판은, 절연 기능이나 배리어 기능이 부여되는 대상이 되는 것이며, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름 등의 수지 필름 그 자체, 혹은, 이 수지 필름 상에 유기 EL 등의 전자 디바이스가 형성된 것을 말한다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 기판 상에 형성된 전자 디바이스에 손상을 주지않고 또한 장치 구성을 대규모의 것으로 하지않고, 기판에의 실리콘계 박막의 밀착성을 향상시킬 수 있어, 크랙이나 박리가 생기기 어려운 실리콘계 박막 및 실리콘계 박막의 형성 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시에 이용하는 실링막 형성 장치의 정면 개략도이다.
도 2는 도 1의 실링막 형성 장치의 평면 개략도이다.
도 3(A)(B)(C)는 본 발명에 의한 실링막의 형성 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4(D)(E)(F)는 본 발명에 의한 실링막의 형성 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 실링막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 제1 박막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 제2 박막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 제3 박막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 본 발명에 의한 실링막의 수분 및 산소의 포획 효과를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
9 : 유기 EL 소자(전자 디바이스) 11 : 제1 박막
12 :제2 박막 13 : 제3 박막
K : 기판
이하, 첨부 도면을 이용하여, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시에 이용하는 실링막 형성 장치의 정면 개략도, 도 2는 도 1의 실링막 형성 장치의 평면 개략도이다. 또한, 이 실링막 형성 장치는, 막 형성의 실험용으로 제작된 것이며, 유기 EL 기판 등의 반도체 장치의 제조 공장에 있어서의 생산 라인에서 이용되는 장치와는 다르다.
도 1에 도시하는 바와 같이 실링막 형성 장치(1)는, 로드록 실(2), 로드 록실(2)에 연속 설치하는 로봇실(3), 및 로봇실(3)에 연속 설치하는 제막실(4)을 구비한다. 이 실링막 형성 장치(1)가 형성 목적으로 하는 실링막은, 실리콘 질화계막과 실리콘 산화막의 적층막이다.
로드 록실(2)은, 게이트 밸브(21)에 의해 로봇실(3)과 이격 가능하게 되어 있다. 또한, 진공 펌프(22)에 접속됨과 더불어, 그 내부에 기판 스토커(stocker)(23)를 구비한다. 기판 스토커(23)는 기판(K)의 둘레 가장자리부를 지지하기 위한 지지 핀(24)을 구비한다. 여기서, 기판(K)은 그 사이즈가 370mm×470mm이며, 표면에는 유기 EL 소자(9)가 형성되어 있다.
로봇실(3)은, 내부에 기판 반송 로봇(31)을 구비한다. 기판 반송 로봇(31)은 모터(32), 아암(33) 및 가동 지지대(34)를 구비한다. 가동 지지대(34)는, 모터(32)의 구동에 의해 아암(33)을 통해 X, Y, Z 각 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 가동 지지대(34)는, 상기 기판 스토커(23)의 지지 핀(24)과 동일한 지지 핀(35)을 구비한다.
제막실(4)은, 로봇실(3)과 연통하고 있고, 진공 펌프(42), HMDS 공급 탱크(44), NH3 공급 탱크(46), H2 공급 탱크(52), Ar 공급 탱크(53), 02 공급 탱크(55)에 접속된다. 진공 펌프(42)에는 유량 제어 밸브(41)를 통해 접속되고, HMDS 공급 탱크(44)에는 유량 제어 밸브(43)를 통해 접속되고, NNH3 공급 탱크(46) 에는 유량 제어 밸브(45)를 통해 접속되고, H2 공급 탱크(52) 및 Ar 공급 탱크(53)에는 유량 제어 밸브(51)를 통해 접속되고, 02 공급 탱크(55)에는 유량 제어 밸브(54)를 통해 접속된다. 제막실(4)의 내부에는, 루프 안테나(47)를 구비한다.
루프 안테나(47)는, 플라즈마를 생성하는 수단이며, 절연 튜브(48)와 도전성 전극(49)에 의해 구성된다. 절연 튜브(48)는, 제막실(4) 내에 2개 서로 대향하여 평행하게 설치된다. 도전성 전극(49)은, 2개의 절연 튜브(48)에 삽입되며, 도 2와 같이 평면에서 보아 대략 U자형을 나타내도록 제막실(4)의 서로 대향하는 측벽을 관통하고, 고주파 전류를 공급하는 전원(50)에 접속된다. 고주파 전류(50)의 주파수는 13.56MHz인 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 플라즈마는 CCP(Capacitive Coupled Plasma：용량 결합 플라즈마), ICP(Inductive Coupled Plasma：유도 결합 플라즈마), 배리어 방전, 할로우(hollow) 방전 등이어도 된다.
다음에, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 관한 실링막의 형성 방법에 대해서 설명한다. 도 3, 도 4는 본 발명에 의한 실링막의 형성 단계를 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명에 의한 실링막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트, 도 6은 제1 박막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트, 도 7은 제2 박막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트, 도 8은 제3 박막을 형성하는 절차를 나타내는 플로우차트이다.
실링막 형성 장치(1)는, 다음에 나타내는 초기 상태에 있는 것으로서 설명한다. 즉 로드 록실(2)은, 게이트 밸브(21)가 닫힌 상태이며, 로드 록실(2)의 내압 은 대기압이다. 기판 스토커(23)에는, 표면에 유기 EL 소자(9)가 형성된 실링되지 않은 기판(K)(도 3(A) 참조)이, 그 소자 형성면(K1)을 연직 하방으로 향한 상태로 유지되어 있다. 또한, 제막실(4) 및 로봇실(3)은, 진공 펌프(42)에 의해 내압이 9.9×10－5Pa 이하로 감압되어 있다.
우선, 단계 S1에 있어서, 진공 펌프(22)가 작동을 개시하고, 로드 록실(2)을 감압한다. 로드 록실(2)의 내압이 제막실(4) 및 로봇실(3)의 내압과 거의 동일하게 된 시점에서 게이트 밸브(21)를 연다. 계속해서, 단계 S2에서, 기판 반송 로봇(31)은, 아암(33)을 로드 록실(2)로 신장시켜, 기판 스토커(23)에 보유된 실링되지 않은 기판(K)을, 같은 자세, 즉 그 소자 형성면(K1)을 연직 하방으로 향한 상태에서 가동 지지대(34) 상에 수취한다. 기판(K)을 수취한 후, 기판 반송 로봇(31)은 아암(33)을 수축시킨다. 아암(33)이 수축된 후, 게이트 밸브(21)는 닫고, 기판 반송 로봇(31)은, 도 1의 2점 쇄선으로 표시하는 바와같이, 아암(33)을 제막실(4)로 신장시키고, 루프 안테나(47)의 윗쪽에 기판(K)을 세트한다.
제막실(4)에 기판(K)이 세트되면, 단계 S3에 있어서, 제1 박막의 형성 처리를 개시한다. 우선, 유량 밸브(51)를 열어 H2가스와 Ar가스의 혼합 가스를 제막실(4)로 도입한다. 이와 동시에 유량 밸브(43)를 열어, HMDS 가스를 제막실(4)에 도입한다. Ar가스가 도입됨으로써, 비교적 작은 에너지의 플라즈마로 해리 반응을 행할 수 있다. 이 때의 각 가스의 도입 유량은, H2 가스와 Ar가스의 혼합 가스를 20sccm∼40sccm, HMDS 가스를 3sccm∼5sccm로 하는 것이 바람직하다(단계 S31). 이 범위를 벗어나면, 의도하는 막이 불가능하므로, 막이 벗겨져 크랙 등의 문제를 일으킨다.
계속해서, 전원(50)으로부터 루프 안테나(47)에 고주파 전류를 흐르게 한다. 이에 따라, 루프 안테나(47)의 주변에 플라즈마가 발생한다. 이 때의 플라즈마 전력은 5kW∼10kW로 하는 것이 바람직하다(단계 S32). 그 이유는, 플라즈마 전력이 이 범위보다 작으면 플라즈마에 의한 가스의 전리가 적어져, 제막되는 막 두께가 얇아지고, 나아가서는 제막 시간이 길어지며, 반대로 이 범위보다 크면 플라즈마에 의한 에칭, 스퍼터링이 생겨, 제막한 막이 없어지거나 의도하지 않은 막이 생기기 때문이다. 기판(K)의 표면에서는 표면 반응이 행해지고, 도 3(B)에 도시하는 바와같이, 유기 EL 소자(9)를 피복하도록 제1 박막(11)이 형성된다. 소정 시간(T1)이 경과한 후, 유량 밸브(51)를 닫음으로써 H2 가스와 Ar 가스의 혼합 가스의 도입을 정지시킨다(단계 S33). 소정 시간(T1)은, 예를 들면, 15nm의 막 두께인 것을 제막하는 시간이며, 도 1의 장치에서는 45초이다.
제1 박막(11)이 형성되면, 단계 S4에 있어서, 제2 박막(12)의 형성 처리를 개시한다. 우선, 유량 밸브(45)를 열어 NH3 가스를 제막실(4)에 도입한다. 또한, NH3 가스를 대신해 N2가스를 도입해도 된다. 이와 동시에 유량 밸브(43)에 의해 HMDS 가스의 도입 유량을 조절한다. 이 때의 각 가스의 도입 유량은, NH3 가스를 5sccm∼500sccm, HMDS 가스를 3sccm∼20sccm로 하는 것이 바람직하다(단계 S41). 이 범위를 벗어나면, 의도하는 막이 불가능하므로, 막이 벗겨져 크랙 등의 문제를 일으킨다.
계속하여, 전원(50)으로부터 루프 안테나(47)에, 플라즈마 전력이 0.1kW∼8kW가 되도록 고주파 전류를 흐르게 한다. 그 이유는, 플라즈마 전력이 이 범위보다 작으면, 플라즈마에 의한 가스의 전리가 적어져, 제막되는 막 두께가 얇아지고, 나아가서는, 제막 시간이 길어지며, 반대로 이 범위보다 크면 플라즈마에 의한 에칭, 스퍼터링이 생겨 제막한 막이 없어지거나 의도하지 않는 막이 생기기 때문이다. 이에 따라, 루프 안테나(47)의 주변에 플라즈마가 발생한다(단계 S42). 기판(K)의 표면에서는 표면 반응이 행해지고, 도 3(C)에 도시하는 바와같이, 제1 박막(11)을 피복하도록 제2 박막(12), 즉 실리콘 질화계막이 형성된다. 소정 시간(T2)이 경과한 후, 유량 밸브(45)를 닫음으로써 NH3 가스의 도입을 멈추게 한다(단계 S41). 소정 시간(T2)은, 예를 들면, 50nm의 막 두께의 실리콘 질화계의 막을 제막하는 시간이며, 도 1의 장치에서는 2분이다. 이 실리콘 질화계막은, Si와 H와 C와 N과 O를 Si：H：C：N : O＝ 1：3∼4：1.5∼2.5：0.3∼1.5 : 0.5 이하의 조성비로 포함하는 것이 바람직하다. HMDS의 화학식은 (CH3)3SiNHSi(CH3)3이므로, HMDS 공급 탱크(44)가 C의 공급원으로서 기능한다.
제2 박막(12)이 형성되면, 단계 S5에 있어서, 제3 박막(13)의 형성 처리를 개시한다. 우선, 유량 밸브(54)를 열어 02 가스를 제막실(4)에 도입한다. 이와 동시에 유량 밸브(43)에 의해 HMDS 가스의 도입 유량을 조절한다. 이 때의 각 가스의 도입 유량은, 02 가스를 20sccm∼1000sccm, HMDS 가스를 3sccm∼20sccm로 하는 것이 바람직하다(단계 S51). 이 범위를 벗어나면, 의도하는 막이 불가능하므로, 막이 벗겨져 크랙 등의 문제가 발생한다.
계속해서, 전원(50)으로부터 루프 안테나(47)에, 플라즈마 전력이 0.1kW∼8kW가 되도록 고주파 전류를 흐르게 한다. 그 이유는, 플라즈마 전력이 이 범위보다 작으면, 플라즈마에 의한 가스의 전리가 적어져, 제막되는 막 두께가 얇아지고, 나아가 제막 시간이 길어지며, 반대로 이 범위보다 크면 플라즈마에 의한 에칭, 스퍼터링이 생겨 제막한 막이 없어지거나 의도하지 않은 막이 생기기 때문이다. 이에 따라, 루프 안테나(47)의 주변에 플라즈마가 발생한다(단계 S52). 기판(K)의 표면에서는 표면 반응이 행해지고, 도 4(D)에 도시하는 바와같이, 제2 박막(12)을 피복하도록 제3 박막(13), 즉 실리콘 산화막이 형성된다. 소정 시간(T3)이 경과한 후, 유량 밸브(54)를 닫아 02 가스의 도입을 멈추게 한다(단계 S53). 소정 시간(T3)은, 100nm의 막 두께의 실리콘 산화막을 제막하는 시간이며, 도 1의 장치에서는 2분이다. 이 실리콘 산화막은, Si와 O를 Si：O＝ 1：1.9∼2.1의 조성비로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단계 S4 및 단계 S5의 처리를 N회(본 예의 경우는 N＝2) 반복한다. 그 결과, 도 4(F)에 도시하는 바와같이, 실리콘 질화계막(제2 박막(12)) 상에 실리콘 산화막(제3 박막(13))을 적층한 적층체가 2단 형성된다. 이상과 같이 우선, 원료 가스로서, H2가스와 Ar가스와 HMDS 가스를 이용하여, 기판(K) 상에 플라즈마 CVD법에 의해 제1 박막(11)을 형성하고, 이어서, NH3 가스와 HMDS가스를 이용해 실리콘 질화계막인 제2 박막(12)을 제1 박막(11) 상에 형성하고, 이어서, 02 가스와 HMDS 가스를 이용해 실리콘 산화막인 제3 박막(13)을 제2 박막(12) 상에 형성한다.
단계 S3에서 형성한 제1 박막(11)은, 밀착성이 좋은 것이 판명되었다. 구체적으로는, 바둑판 눈금과 같이 2mm 간격으로 10×10의 격자무늬를 자르고, 점착 테이프를 그 위부터 붙이고 이를 벗겨, 몇개의 격자가 벗겨졌는지를 평가하는 테이프 박리 시험에 의해 평가를 행하고, 밀착성이 좋은 것을 확인했다. 이 제1 박막(11)을 기판(K)과 제2 박막(12)의 사이에 개재시킴으로써, 기판(K)과 제2 박막(12) 및 그 이후의 막과의 밀착성이 향상되고, 그 결과, 제2 박막(12)은, 크랙이나 박리가 발생하기 어려워, 성능 편차가 적은 신뢰성이 있는 것으로 할 수 있다. 또한, 제2 박막(12)과 제3 박막(13)을 교대로 복수층 적층함으로써, 수분이나 산소에 대한 배리어성이 현저하게 향상하는 것이 판명되었다. 그 상세한 것에 대해서는, 실시예의 란에 기술한다.
본 발명의 방법은, 종래와는 달라 에칭 처리 등을 이용하지 않으므로, 유기 EL 소자(9) 등의 전자 디바이스에 손상을 주지 않는다. 또한, 제2 박막(12)과 제3 박막(13)의 적층체는, 기판(K) 상에 화학적으로 기상 성장하는데 따라, 유기 EL 소자(9) 등의 전자 디바이스를 플라즈마 에너지로부터 보호하는 기능도 가지므로, 플라즈마 에너지에 의한 전자 디바이스에의 손상이 적다. 또한, 제2 박막(12)의 형성과 제3 박막(13)의 형성은, 동일한 실(제막실(4)) 내에서 행해지므로, 장치 구조가 대형으로 되지 않는다. 또한, HMDS 가스를 원료 가스로서 이용하므로, 폭발의 우려가 없어 안전성이 우수하다.
유기 EL 디바이스가 형성된 기판 상에 있어서, 유기 EL 자체가 열에 의해 손상을 받는 것을 피하기 위해, 각 막 형성 시의 온도는 100℃ 이하가 바람직하다. 또한, 이상에 기술한 실링 막 형성 중에, 가동 지지대(34)를 X 방향으로 소정 주기로 요동 운동시켜도 된다. 이에 따라 얼룩 없는 균일한 막으로 할 수 있다.
제2 박막(12)과 제3 박막(13)의 적층체가 N단 형성이 끝나면(단계 S6에서 예스), 로드 록실(2)에 있어서 게이트 밸브(21)가 열리고, 기판 반송 로봇(31)은 아암(32)을 수축시키고, 그 후 로드 록실(2)로 신장시킨다. 그리고, 실링이 끝난 기판(K)을 기판 스토커(23)로 옮겨 싣고, 기판 반송 로봇(31)은 아암(33)을 수축시킨다. 아암(33)이 수축한 후, 게이트 밸브(21)는 닫히고, 단계 S6에 있어서 로드 록실(2)을 대기압으로 되돌려 개방한 후, 단계 S9에 있어서 실링막 형성이 끝난 기판(K)을 외부로 인출할 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 9는 본 발명에 의한 실링막의 수분 및 산소의 포획 효과를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 실시 형태의 요령으로 PET 필름 기판 상에 제1 박막(11)을 형성하고, 그 위에 실리콘 질화계막과 실리콘 산화막을 각각 10층씩 교대로 형성하고, 합계 21층의 적층막으로 하여, 저습도 측정법인 모콘(mocon)법으로 측정하고, 측정의 하한계인 수증기 투과도 0.02g/㎡·day가 얻어졌다. 이 낮은 수증기 투과도이면 수분에 대한 보호 특성(배리어성)이 높은 것을 나타낸다. 비교예로서, PET 필름 기 판상에 실리콘 질화계막의 단막 및 실리콘 산화막의 단막을 각각 형성한 것에 대해서도, 마찬가지로 저습도 측정법인 모콘법으로 측정하고, 결과는 수증기 투과도 약 0.15g/㎡·day로, 다층화의 효과를 충분히 확인할 수 있는 것이었다.
또한, 상술한 실시 형태의 요령으로 유리 기판 상에 제1 박막(11)을 형성하고, 그 위에 실리콘 질화계막과 실리콘 산화막을 교대로 순차적으로 형성하고, 합계 5층의 적층막(도 4(F)의 상태)으로 하여, RBS(Rutherford Back-Scattering Spectroscopy：러더포드 후방 산란 분석) 측정을 행한 바, 대기에 가까운 상층인 제4층에서는, 약간의 산소(막 조성 내의 산소 비율이 1.5%)가 검출되었지만, 대기로부터 먼 하층인 제2층에서는 전혀 산소가 검출되지 않고, 산소에 대한 보호 특성이 뛰어난 것을 알 수 있다. 덧붙여서, PET 필름에 제막하여 조사한 산소 투과량은 0.1㎤/㎡·day였다.
상술한 것처럼, 본 발명에 의한 방법으로 형성한 실링막이 수분이나 산소에 대한 보호 특성이 뛰어난 이유에 대해서 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9에 있어서, 실리콘 산화막(제3 박막)(13)에 예를 들면 크랙이나 비(非)제막 부분 등의 공극(131)이 있는 경우에도, 외기 중의 수분이나 산소는, 실선 화살표 A1으로 표시하는 바와같이 도중에 저지되고, 최하층에까지 도달하지 않는다(파선 화살표 A2 참조). 이는, 실리콘 질화계막(제2 박막)(12)이 수분 및 산소의 게터(포획 수단)로서 기능하기 때문이라고 생각된다. 즉, 실리콘 질화계막(12)이 수분 및 산소를 흡착하는 형태를 취하고 있는 것으로 생각된다. 적층단수를 많게 함으로써, 이 효과를 한층 더 높이는 것이 가능하다고 기대할 수 있다. 또한, 실리콘 산화막(13)에 크랙이나 비 제막 부분 등의 공극(131)이 없어도, 막 자체를 투과하는 수분이나 산소는 존재하는데, 이 경우에도, 동일한 이유에 의해 실선 화살표 A3로 표시하는 바와같이 도중에 저지되어, 최하층에까지 도달하지 않는다(파선 화살표 A4 참조).
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명을 행했는데, 위에 개시한 실시의 형태는, 어디까지나 예시이며, 본 발명의 범위는 이 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 특허 청구의 범위의 기재에 의해 나타나고, 또한 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이 의도된다.
Claims (7)
- 절연 기능 또는 배리어 기능을 가지는 실리콘계 박막을, 기판 상에 CVD법에 의해 형성하는 실리콘계 박막의 형성 방법에 있어서,수소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 상기 기판 상에 플라즈마 CVD법에 의해 제1 박막을 형성하는 단계와,질소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 제2 박막을 형성하는 단계와,산소 원소를 포함하는 가스와 실리콘 원소를 포함하는 가스를 이용하여 플라즈마 CVD법에 의해 제3 박막을 형성하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘계 박막의 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,제1 박막을 최하층에 형성하고, 제1 박막 상에 제2 박막과 제3 박막을 교대로 복수층 적층시키는 실리콘계 박막의 형성 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,제2 박막이 Si와 H와 C와 N과 O를 Si：H：C：N : O＝ 1：3∼4：1.5∼2.5：0.3∼1.5 : 0.5 이하의 조성비로 포함하고, 제3 박막이 Si와 0를 Si：O＝1：1.9∼2.1의 조성비로 포함하도록, 제2 박막 및 제3 박막을 형성하는 실리콘계 박막의 형 성 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,제1 박막, 제2 박막 및 제3 박막을 형성하는데 이용하는, 실리콘 원소를 포함하는 가스로서, HMDS 가스를 이용하는 실리콘계 박막의 형성 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 실리콘계 박막의 형성 방법에 의해 형성한 실리콘계 박막.
- 절연 기능 또는 배리어 기능을 가지는 실리콘계 박막으로서, 기판 상에 제1 박막과 제2 박막과 제3 박막이 적층되어 이루어지고,제1 박막은 H와 Si를 구성 원소에 포함하고,제2 박막은 Si와 H와 C와 N과 O를 Si：H：C：N：O ＝ 1：3∼4：1.5∼2.5：0.3∼1.5：0.5이하의 조성비로 포함하고,제3 박막은 Si와 O를 Si：O＝1：1.9∼2.1의 조성비로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘계 박막.
- 청구항 6에 있어서,제1 박막을 최하층에 형성하고, 제1 박막 상에 제2 박막과 제3 박막을 교대로 복수층 적층한 실리콘계 박막.
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